スプレーガンの性能からみた揮発性有機化合物（VOC）の飛散状態の検証
Verification of a Scattering State of the Volatile Organic Compound（VOC）seen from thePerformance of the Spraygun
遠山肇 Hajime TOYAMA
金 子 貴 史 Takashi KANEKO

西脇正 Tadashi NISHIWAKI
磯 部 光 一 Koichi ISOBE
中村豊 Yutaka NAKAMURA

ものづくりの現場において，安全，品質，コストとともに作業環境は重要な位置づけにある．その中で塗装に使用する塗料については昨今，水溶性塗料の普及が進んできてはいるが，現状では有機溶剤を使用する油性塗料が主体となっており，塗装作業においては，作業者の健康と共に環境への配慮が求められる．スプレーガンを用いて，塗装を手作業で行う場合は，対策として，そこで発生する揮発性有機化合物（VOC（VolatileOrganic Compounds））の飛散を最小限にとどめることが有効となる．また，スプレーガンの性能は，作業性はもとより揮発性有機化合物（VOC）の飛散に大きく影響する．本稿では，JR 東日本新津車両製作所時代に行った，スプレーガンの性能からみた揮発性有機化合物（VOC）飛散状態の検証結果について報告する．

１ はじめに

２ 屋根塗装工程と検証対象スプレーガンの絞込み

ものづくりの現場において，安全，品質，コストとと屋根絶縁塗装工程は図1に示すとおり①表面処理作業

もに作業環境は重要な位置づけにある．鉄道車両の製造②一次プライマ塗布作業③二次プライマ塗布作業④屋根

では，騒音，振動，粉塵，重量物，高温，有機溶剤など

絶縁塗料塗布作業⑤仕上げ塗装作業の5工程からなるが，にかかわるものが作業環境負荷の高い作業と考えられ全ての工程において有機溶剤が使用されている．

る．
新津事業所ではステンレス車両の製造に特化してきた⑤
仕上げ塗装作業（Volatile Organic Compounds），以下「VOC」という）が絶縁塗料塗布作業

塗装時に人体に有害となる揮発性有機化合物（VOC④性塗料を使用している．油性塗料は水性塗料と比較し，二次プライマ塗布作業

では水性塗料の普及は進んでおらず，新津事業所でも油③塗料が主体となっている．鉄道車両製造の分野でも国内一次プライマ塗布作業及をしてきているが，現状は，有機溶剤を使用する油性②いる．塗装に使用する塗料については，水溶性塗料が普表面処理作業

車体の屋根や台車，その他一部については塗装を行って①ことにより，車体全面に施す塗装は行っていないものの，発生し，作業者への健康に対する配慮とともに環境への
図1

配慮もあわせて求められる．対策としては，作業建屋の屋根塗装工程換気とともに，塗装作業に見合った適切な保護具を使用することにより人体への影響を抑止しているが，環境へ

２．１

表面処理作業の影響を含め，さらに軽減をはかるには，そこで発生す塗装を行うにあたり，塗装面に汚れや水分，油分などるVOCの飛散を最小限にとどめることが有効である．まの付着がある場合，それらの影響により良好な塗装となた，使用するスプレーガンの性能は，作業性はもとよりらず，求める性能が得られないリスクを生じる事となる．

VOCの飛散に大きく影響する．

それを回避するため塗装前にクリーナを用い塗装面をク

本稿では，車体屋根の塗装に焦点を絞り，複数のスプリーニングする．この工程では塗装の障害となる付着物レーガンを用いて，それらの性能からみたVOCの飛散を取り除くことを目的としているためモップや布を使用状態の検証結果について報告する．

しており，スプレーガンと比較し塗料の飛散は少ない．

総合車両製作所技報第3号

22スプレーガンの性能からみた揮発性有機化合物（VOC）の飛散状態の検証

２．２

一次プライマ塗布作業

２．５

仕上げ塗装作業

塗装面と二次プライマを効果的につなぎ合わせるため最後の工程では図4に示すように紫外線等から絶縁塗に一次プライマを塗布する．塗布作業はスプレーガンを料を保護するための塗装を行う．有機溶剤に関しては，用いて行っているが，次工程以降で使用する塗料と比較

前工程の絶縁塗料同様に使用する硬化剤に含まれていして粒子が軽く，塗装面との距離が長い場合は飛散し，る．塗装粒子の飛散量は多いが，有機溶剤の使用率が低塗装面に近づけて吹付けた場合は，吹付けの跳ね返りにいためVOCの飛散量は一次プライマ塗布作業時と比較より，いずれも飛散量は多くなる．その様子を図2に示す．

して少ないものと推測する．

図2
２．３

一次プライマ塗布作業

図4

二次プライマ塗布作業

２．６

仕上げ塗装作業

検証試験対象スプレーガンの絞込み

二次プライマ作業では，屋根絶縁塗料を十分に付着さ以上，各工程での作業実態を検討した結果，一次プラせるための塗料を塗布している．ここで使用する塗料は，イマ塗布作業での飛散が最も多いと見受けられることよ

空気中の水分と反応する特性があるためスプレーガンをり，一次プライマ塗布作業で使用するスプレーガンを対使用しての吹付けができない．そのため刷毛塗りとなる

象に絞り込み，VOCの飛散量の比較による検証を行っが，表面処理作業同様に塗料の飛散量は少ない．

た．

２．４

３ スプレーガンの違いによる検証試験

屋根絶縁塗料塗布作業

直流架線区間を走行する車両は，金属製の屋根を絶縁

前述した各工程において一次プライマ塗布作業におけ材で覆うことが省令により定められている．ここで使用る塗装粒子の飛散が最も多いことから，一次プライマ塗する絶縁塗料には硬化剤に有機溶剤が含まれている．図布作業で使用するスプレーガンについて3タイプを用意

3に示す作業はスプレーガンを使用しているが，粒子自し，従来使用していたものを含め，VOCの飛散状況を体の重量が重いため一次プライマ作業と比較して飛散量検証した．従来使用していたものは旧タイプ，新たに用は少ない．

意したスプレーガンは各A，B，Cと示すこととする．
３．１

スプレーガンの特徴

図5に示すように旧タイプのスプレーガンは用意した3タイプのスプレーガンと比較して吹付空気圧力が高いことで，吹付けと跳ね返りによる飛散量が多い．A ～ Cのスプレーガンは，吹付空気圧力を低く抑えられており，微細な塗料粒子を効率的に付着させると共に，塗料粒子の跳ね返りを抑え飛散量の低減が図られている．各スプレーガンの相違点については，主として表1に示す塗料
ノズル径，吹付空気圧力，塗料噴出量による．
図3

屋根絶縁塗料塗布作業23

2014年12月

換気扇

塗装対象物
吸入口

旧タイプ

VOC 測定装置

低圧力タイプ

図 5 吹付空気圧力の違いによると塗料粒子の拡散状態
図6
表1

スプレーガン性能比較

塗料ノズル径 吹付空気圧力

３．４

塗料噴出量

VOC 測定位置

第一次検証試験結果

試験結果を図7（1）に示す．吹付空気圧力の低いA，B，（mm）（MPa）（ml/min）

旧タイプ

2.00.34

350

タイプA

2.00.29350

タイプB

1.60.195

れる．最も低い値を示したのはスプレーガンAでピーク

タイプC

2.00.15110は164ppmC，スプレーガンBは195ppmC，スプレーガン

Cのスプレーガンは全て旧タイプのスプレーガンに対しVOC濃度が低い値を示している．そのことよりスプレーガンの性能によるVOCの飛散状態への影響が見て取

Cは220ppmCで，いずれも旧タイプの305ppmCと比較して大幅に下回る結果となっている．
３．２

VOC測定方法

また，スプレーガンBはVOCの濃度は低く効果は現れ

検証試験については，第一次検証試験として小型の部ているが，塗料噴出量が一番低く，他のスプレーガンと品に一次プライマを塗布し，第二次検証試験として実際比較して塗装に時間を要する．屋根塗装の作業効率といの屋根一次プライマ塗布作業でVOCの飛散量の測定をう面からは課題が残る結果となった．

行った．測定にはVOC測定装置を用い，塗装位置から一定の位置に吸入口を固定し4タイプのスプレーガンのVOCの濃度を測定した．以上の検証試験については，同一の測定位置で4タイプのスプレーガン使用時のVOCの濃度より飛散の度合いを比較するための検証試験である．
３．３

第一次検証試験環境条件

測定する環境条件として，塗装建屋内で換気扇が設置してある近傍で，上部は覆われている．塗装対象物は作業台上にセットし床面より450mmの位置とした．測定装図７

置への気体吸引位置は，塗装対象物より1100mmの距離として，床面からの高さを1200mmに設定し固定した．
測定時間は，塗装対象物が小型であり，吹付け塗装時間

３．５

第一次検証試験結果

第二次検証試験のスプレーガンの選定

第一次検証試験結果からスプレーガンBについては，を考慮し5分間とした．測定位置について図6に示す．

作業効率を考慮し，採用を見送ることとしたため，第二次検証試験は行わず，旧タイプ，スプレーガンA，スプレーガンCで車両の屋根塗装による検証試験を行った．
３．６

第二次検証試験環境条件

屋根の全長は約20mあるなかで，ビードプレス部やク

総合車両製作所技報第3号

24

スプレーガンの性能からみた揮発性有機化合物（VOC）の飛散状態の検証ーラ取り付け部など突起した形状の部分も多くある．可いことから屋根全体の塗装を行う場合は時間を要したた

能な限り均一な条件下で検証試験を行うためには，それめ，屋根塗装作業においては，作業効率とVOC飛散量らの影響が出にくい場所が望ましい．そのことから最もの両面を考慮してスプレーガンAが適しているという結形状の変化が小さい屋根降水用平板部の近傍でVOC濃論に至った．

度の測定を行った．その位置関係については図8に示（1）４ おわりにすとおり，VOC測定装置の吸引口を屋根降水用平板部の位置する車体側面から1300mmの距離で固定した．まスプレーガンの性能という視点からVOCの飛散の抑た，測定については，吹付作業の終了時より開始し，制に向けて検証を行ってきた．その結果として，多種にVOC濃度が100ppmC未満に低下するまでの間で行った．

わたる性能を把握し，作業に適したスプレーガンの選択をしていくことが，VOCの飛散の抑制に貢献すること

屋根降水用平板部が確認できた．低圧力タイプのスプレーガンを3タイプ車体屋根使用したが，今回の検証でその優劣が決定されたわけではない，それぞれに特徴があり，使用目的に適した選択が重要である．
参考文献

吸入口
VOC 測定装置

図8３．７（1）磯部光一，他：「屋根絶縁塗装における，スプレーガンによる有機溶剤暴露量削減の研究」，平成26年度全国「車両と機械」研究発表論文（投稿中），（一揮発性有機化合物（ＶＯＣ）濃度測定位置社）日本鉄道車両機械技術協会

第二次検証試験結果

第二次検証試験を図9（1）に示す．スプレーガンAとス

著者紹介

プレーガンCは，旧タイプのスプレーガンと比較してVOCの濃度が格段に低い値となっている．ピークの値

西脇

は旧タイプのスプレーガンの1468ppmCと比較し，スプ正

生産本部
技術部（新津技術管理）主査

レーガンAは325ppmC，スプレーガンCは637ppmCとなり，旧タイプのスプレーガンに対しスプレーガンAは約22%，スプレーガンCは約43%の値に抑えられている．

磯部光一
生産本部
新津製造部 構体課

中村係長

豊

生産本部
生産管理部（新津生産技術）

遠山
図9

肇

生産本部
生産管理部（新津生産技術）

第二次検証試験結果

また，ピークの値だけではなく時間の経過においても金子貴史

その差異は顕著でありVOCの飛散は抑制されているこ

生産本部
技術部（新津技術管理）とが見てとれる．一方で，スプレーガンCは旧タイプのスプレーガン，スプレーガンAと比較し塗料噴出量が低25

2014年12月